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SECUENCIA DIDÁCTICA Nombre de curso: Pirometalurgia Clave de curso: MIN1105C11 Antecedente: Fisicoquímica I Clave de antecedente: FIS1203B21 Módulo V Competencia de Módulo: Determinar la viabilidad técnica, de mercado y económico-financiera para tomar la decisión de realizar un proyecto minero. Utilizar programas de cómputo para aplicarlo en la prospección de yacimientos minerales, en el cálculo de reservas y el modelado de cuerpos minerales. Obtener los parámetros de operación en una planta de transformación de minerales, aplicando los conocimientos metalúrgicos. Competencia de curso: Aplicar los principios termodinámicos, cinéticos y de procesamiento de minerales, para la obtención de metales mediante el proceso pirometalúrgico, cumpliendo con los parámetros de calidad que requiere el sector productivo y dentro del marco legislativo ambiental. Elementos de competencia: 1. Definir los conceptos básicos relacionados con las operaciones y procesos térmicos para su aplicación en la industria de la fundición, cumpliendo con los parámetros ambientales y de calidad de los metales. 2. Describir los principales operaciones térmicas auxiliares para el pre tratamiento de menas en el proceso pirometalúrgico 3. Aplicar las bases termodinámicas para el proceso pirometalúrgico en la obtención de metales a partir de óxidos y sulfuros, apoyándose mediante la representación gráfica de datos termodinámicos (diagramas de fase, temperatura-energía libre, área de predominancia, de R. Ellingham y Kellogg) 4. Analizar los procesos industriales del cobre, plomo y zinc mediante la reducción térmica, haciendo énfasis en los datos operativos de producción. Perfil del docente: Maestría en el área metalúrgica y poseer habilidades en docencia e investigación. Evalúa los procesos de enseñanza y de aprendizaje con un enfoque formativo, con una actitud de cambio a las innovaciones pedagógicas. Construye ambientes para el aprendizaje autónomo y colaborativo. Elaboró: Héctor Octavio Murillo Valenzuela. P. E.: Ingeniero en Geociencias. Junio 2010 Autorizó: Unidad Académica Hermosillo Junio 2010 Actualizó: Autorizó: Elemento de competencia: 1. Definir los conceptos básicos relacionados con las operaciones y procesos térmicos para su aplicación en la industria de la fundición, cumpliendo con los parámetros ambientales y de calidad de los metales. Fase Contenido Estrategias de formación Actividades con tiempos de dedicación (T.D) Actividades supervisadas (T.D) Actividades Independientes (T.D) Identificar las definiciones básicas aplicadas a la industria de la fundición Objetivos de los procesos Pirometalúrgicos Diferencia entre proceso y operación metalúrgica. Glosario de términos relacionados con las operaciones y procesos térmicos Investigación y consulta bibliográfica. Exposición por parte del facilitador. Trabajo en equipo Introducción al curso de Pirometalurgia, entrega de secuencias didácticas, establecer los criterios de evaluación y bibliografía recomendada. Se analizará en clase los conceptos investigados por los alumnos, fomentando la comprensión del tema. 1 h 2 h Investigar en la bibliografía recomendada, los conceptos básicos de la pirometalurgia, sus objetivos así como la diferencia entre operación y proceso, realizando un pequeño resumen. En equipos de dos personas y durante el desarrollo del curso, los alumnos investigarán y formarán un glosario de términos relacionados con las operaciones y procesos pirometalúrgicos. 1 h 2 h Describir los principales parámetros ambientales y de calidad en la industria de la fundición Industrias de la fundición de metales en México. Menas y metales Precios de los metales Castigos por contaminación en la industria del proceso pirometalúrgico. Principales sustancias contaminantes y sus niveles permisibles según la NOM (Normas Oficiales Mexicanas) para los procesos térmicos aplicados en la industria de la fundición. Investigación y consulta bibliográfica. Trabajo en equipo Exposición por parte del alumno El facilitador, en colaboración con los alumnos, elaborará una tabla actualizada de las industrias en el país, dedicadas a la fundición de metales, la cual se anexará al portafolio. Se analizará en clase el comportamiento del precio de los metales en los últimos 10 años, apoyados con gráficas proporcionadas por los alumnos, para una mejor interpretación. A manera de lluvia de ideas, se determinará en que consiste un castigo, y los parámetros a considerar. Exposición del resumen, relacionado con la visita a SEMARNAT Se aplicará un examen escrito para reforzar los conocimientos del estudiante y a su vez como apoyo para el proceso de evaluación. 1 h 1 h 1 h 1 h 1 h Investigar de forma individual, sobre las industrias dedicadas a la fundición de metales en el país, donde se seleccionarán por Estados, nombre, elementos o sustancias y producción anual. Los alumnos investigarán los precios de los metales los cuales son producidos por procesos pirometalúrgicos., así como su comportamiento en los últimos 10 años. Principales elementos contaminantes en los concentrados de Cobre, Plomo y Zinc y sus niveles permisibles para evitar el castigo por parte de la fundidora. Los alumnos realizarán una visita a las oficinas de SEMARNAT, para solicitar información referente a las principales sustancias contaminantes en la industria de la fundición. Así como los niveles permisibles según los Normas Oficiales Mexicanas, donde se realizará un resumen, el cual se integrará al portafolio. Estudio para examen 2 h 30 min 1 h 2 h 1 h Atributos genéricos Valores y actitudes Evaluación Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organización y planificación. Trabajo en equipo. Aprendizaje autónomo Valores: Respeto. Honestidad Responsabilidad Actitud: Madurez Proactivo Evidencias de la competencia Resumen sobre los conceptos básicos de la pirometalurgia, sus objetivos así como la diferencia entre operación y proceso Avance del glosario de términos relacionado a los procesos pirometalúrgicos. Tabla actualizada, de las industrias en el país, dedicadas a la fundición de metales Resumen sobre las principales sustancias contaminantes en la industria de la fundición Así como los niveles permisibles según los Normas Oficiales Mexicanas Examen escrito Aspectos afectivo-emocionales Materiales didácticos de apoyo Participación comprometida y de propuesta. Asistencia. Nota: el alumno, para tener derecho a evaluación sumativa, deberá cumplir con el 80% de asistencia. Puntualidad a la entrada a clases y en la entrega de trabajos (Actividades supervisadas o independientes) Orden, Limpieza Claridad en los productos de las actividades realizadas. Secuencia didáctica. Proyector de imágenes; Cañón y laptop Portafolio del estudiante Presentación del portafolio. Organización y diseño del portafolio Portada Índice de contenido Semblanza del alumno Evidencias de la competencia Expectativas del curso Conclusiones. Aportación de evidencias de la competencia. Inclusión de información actual y fidedigna. Nota: El portafolio es una evidencia de producto de las evidencias de desempeño a lo largo del curso. Fuentes de Información 1. Gilchrist, D. (1986). Extraction Metallurgy (3ª Ed.). USA: Pergamon Press 2. Pehlke, Robert, D. (1984). Unit Processes of Extractive Metallurgy, (6ª Ed.). USA: Elsevier Science Publishing Co.,Inc. 3. Zbigniew, S. Jordens (1984). Metalurgia no Ferrosa. (1ª Ed.). México: Editorial Limusa. 4. Bodsworth, C. (1994). The Extraction and Refining of Metals (3ª Ed.). USA: CRC Press, Inc. 5. Terkel Rosenquist. (1983), Principles of Extractive Metallurgy, Japón: Mac-Graw Hill.Elemento de competencia: 2. Describir las principales operaciones térmicas auxiliares para el pre tratamiento de menas en el proceso pirometalúrgico Fase Contenido Estrategias de formación Actividades con tiempos de dedicación (T.D) Actividades supervisadas (T.D) Actividades Independientes (T.D) Definir las operaciones térmicas de secado y equipo auxiliar para polvos. Definición, factores y operaciones de secado en sólidos. Métodos de secado: por lotes y continuo. Equipo para secado: Secadores rotatorios Colectores de polvo: Ciclones y Precipitación electrostática. Investigación y consulta bibliográfica. Exposición por parte del Facilitador Lluvia de ideas trabajo en equipo Mediante la explicación del facilitador, y en colaboración con los estudiantes se impartirá el tema relacionado a las operaciones de secado, incluyendo los métodos: por lotes y continuo. El facilitador apoyado con imágenes, videos, o cualquier otro apoyo audiovisual, se describirá el equipo de secado (secador rotatorio), así como el funcionamiento. Se describirá mediante esquemas el funcionamiento de los colectores de polvos, haciendo énfasis en los del tipo ciclón y precipitación electrostática, como equipo auxiliar en el pre tratamiento de menas. 1 h 1 h 1 h Investigación sobre la operación de secado, los métodos de secado ya sea por lotes o continuo y el equipo de secado, principalmente en secadores rotatorios, todos relacionados con los procesos térmicos para el pre tratamiento de menas. Consulta sobre los colectores de polvos en la industria de la fundición, principalmente en los ciclones y precipitación electrostática, realizando un resumen, el cual será integrado al portafolio. 2 h 1 h Describir la operación de calcinación Calcinación de carbonatos, hidróxidos y sulfatos Termodinámica de la calcinación. Mecanismos cinéticos de calcinación Investigación y consulta bibliográfica. Exposición por parte del facilitador. Exposición por parte del alumno trabajo en equipo Expondrán tres equipos seleccionados por el facilitador, donde cada equipo explicaráuno de los procesos de calcinación. (carbonatos, hidróxidos y sulfatos) Mediante la exposición del facilitador se explicará la termodinámica de la calcinación y a su vez los mecanismos cinéticos de la calcinación, desarrollando un ejercicio teórico. 3 h 2 h Los alumnos investigarán el proceso de calcinación para los carbonatos, hidróxidos y sulfatos, donde posteriormente el facilitador elegirá a equipos de dos personas para que expliquen cada uno de los procesos. (anexar resumen a portafolio) 2 h Relacionar el proceso de tostación Fundamentos de la tostación. Oxidación Aglomeración Tipos de tostación: Tostación oxidante de concentrados y menas sulfuradas. Tostación sulfatizante. Tostación aglomerante. Tostación clorurante. Tostación reductora o (fusión reductora). Tipos de tostadores: Investigación y consulta bibliográfica. Exposición por parte del alumno Exposición por parte del facilitador. El facilitador explicará los fundamentos de la tostación, haciendo énfasis en la oxidación y la aglomeración. Los alumnos de forma individual, realizarán exposiciones de cada una de los cinco tipos de tostación, donde el facilitador complementará el tema en caso que se requiera. Los alumnos de forma individual, realizarán exposiciones de cada una de los tipos de tostadores, donde el facilitador complementará el tema en caso que se requiera. El facilitador explicará en forma clara la 1 h 3 h 3 h Investigación sobre los cinco tipos de tostación; (oxidante de concentrados sulfurados, sulfatizante, aglomerante, clorurante y reductora), donde se realizarán exposiciones individuales, y además un resumen de cada tema, incluyendo un cuadro sinóptico de los tipos de tostación. La otra parte del grupo, investigarán los tipos de tostadores (de hogar múltiple, de lecho fluidizado y de soplo), también para exponerlos de forma individual, como actividad supervisada. Realizar resumen para portafolio. 5 h 3 h Hornos de hogar múltiple Hornos de lecho fluidizado Tostadores de soplo o tiro (sinterización) Análisis termodinámico de la tostación. termodinámica del proceso de tostación, para cada uno de los tipos mencionados anteriormente.(notas de clase para portafolio) Mediante una visita a Molymex S.A. de C.V. en el Municipio de Cumpas, Son., los alumnos conocerán el proceso de tostación (convertir de sulfuro de molibdeno a trióxido de molibdeno), los parámetros de operación y los equipos utilizados. Se aplicará un examen escrito para reforzar los conocimientos del segundo elemento de competencia y a su vez como apoyo para el proceso de evaluación. 2 h 5 h 1 h Elaboración de reporte de la visita a Molymex, S.A. de C.V., el cual se integrará al portafolio. Estudio para examen 2 h 2 h Atributos genéricos Valores y actitudes Evaluación Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organización y planificación. Trabajo en equipo. Trabajo en un equipo de carácter interdisciplinario. Aprendizaje autónomo. liderazgo Valores: Respeto. Honestidad Responsabilidad Actitud: Madurez Proactivo Evidencias de la competencia Resumen del proceso de calcinación para carbonatos sulfatos e hidróxidos. Resumen y cuadro sinóptico sobre los tipos de tostación. Resumen sobre los tipos de tostadores. Notas de clase sobre la termodinámica de la tostación. Reporte de visita a Molymex, S.A. de C.V., proceso de tostación de sulfuros de molibdeno. Examen escrito. Aspectos afectivo-emocionales Materiales didácticos de apoyo Participación comprometida y de propuesta. Asistencia. Nota: el alumno, para tener derecho a evaluación sumativa, deberá cumplir con el 80% de asistencia. Puntualidad a la entrada a clases y en la entrega de trabajos (Actividades supervisadas o independientes) Orden, limpieza y claridad en los productos de las actividades realizadas. Secuencia didáctica. Proyector de imágenes; Cañón y laptop Pintarrón y marcadores Portafolio del estudiante Presentación del portafolio. Organización y diseño del portafolio; Portada, Índice de contenido, Semblanza del alumno, Evidencias de la competencia, Expectativas del curso y conclusiones. Aportación de evidencias de la competencia. Inclusión de información actual y fidedigna. Nota: El portafolio es una evidencia de producto de las evidencias de desempeño a lo largo del curso Fuentes de Información 1. Gilchrist, D. (1986). Extraction Metallurgy (3ª ed.). USA: Pergamon Press 2. Pehlke, Robert, D. (1984). Unit Processes of Extractive Metallurgy, (6ª Ed.). USA: Elsevier Science Publishing Co.,Inc. 3. Zbigniew, S. Jordens (1984). Metalurgia no Ferrosa. (1ª ed.). México: Editorial Limusa. 4. Bodsworth, C. (1994). The Extraction and Refining of Metals (3ª Ed.). USA: CRC Press, Inc. 5. Terkel Rosenquist. (1983),Principles of Extractive Metallurgy, Japón: Mac-Graw Hill. Elemento de competencia: 3. Aplicar las bases termodinámicas para el proceso pirometalúrgico en la obtención de metales a partir de óxidos y sulfuros, apoyándose mediante la representación gráfica de datos termodinámicos (diagramas de fase, temperatura-energía libre, área de predominancia, de R. Ellingham y Kellogg) Fase Contenido Estrategias de formación Actividades con tiempos de dedicación (T.D) Actividades supervisadas (T.D) Actividades Independientes (T.D) Utilizar las reacciones termodinámicas para la obtención de metales a partir de óxidos Estabilidad termodinámica de los compuestos minerales. Disociación térmica de los óxidos metálicos Termodinámica de la reducciónde óxidos (reducción de óxidos metálicos) Elaboración e interpretación de diagramas de Richardson-Ellingham Investigación y consulta Bibliográfica Exposición por parte del facilitador. El facilitador explicará en que consiste la estabilidad termodinámica de los compuestos minerales, realizando ejemplos ilustrativos. El facilitador explicará en que consiste la disociación térmica de los óxidos metálicos, utilizando gráficos u otro material que sirva para el aprovechamiento del estudiante. El facilitador explicará la termodinámica de la reducción de óxidos metálicos, realizando ejemplos explicativos. Con datos termodinámicos, el facilitador explicará el procedimiento para la elaboración de un diagrama de Ellingham, donde posteriormente se realizará la interpretación del mismo. 2 h 1 h 1 h 2 h Con datos termodinámicos proporcionados por el facilitador, los alumnos realizarán e interpretarán un diagrama de R. Ellinghamm, aplicado a óxidos. 2 h Aplicar las reacciones termodinámicas para la obtención de metales a partir de la fusión de sulfuros. Fusión de sulfuros: Termodinámica de la fusión en sulfuros. Elaboración e interpretación de diagramas de Kellogg para diferentes sistemas. Horno de reverbero Horno Instantáneo (flash) Hornos eléctricos Convertidores Refinación a fuego (afino) Moldeo Investigación y consulta bibliográfica. Exposición por parte del facilitador. Mediante exposición del facilitador, se analizarán las bases teóricas para la fusión de sulfuros, aplicando las reacciones termodinámicas. Con datos termodinámicos, el facilitador explicará el procedimiento para la elaboración de diagramas de Kellogg para diferentes sistemas, donde posteriormente se realizará la interpretación del mismo. Mediante una visita a Fundición, de Mexicana de Cobre, en el Municipio de Fronteras, Son., los alumnos conocerán el proceso de fundición de sulfuros de cobre, desde la recepción de los concentrados hasta la obtención del cobre metálico, pasando por el horno flash, eléctricos, convertidores y afino-moldeo, los parámetros de operación y los equipos utilizados. 1 h 2 h 5 h Los alumnos investigarán los aspectos operativos de los diferentes tipos de hornos (reverbero, flash, eléctricos, convertidores y de afino), realizando un resumen para integrarlo al portafolio. Con datos termodinámicos proporcionados por el facilitador, los alumnos realizarán e interpretarán un diagrama de Kellogg para un sistema en específico aplicado a sulfuros. Elaboración de reporte de la visita a fundición, de Mexicana de Cobre en el Municipio de Fronteras, Son., el cual se integrará al portafolio. Estudio para examen 2 h 2 h 2 h 2 h Se aplicará un examen escrito para reforzar los conocimientos del tercer elemento de competencia y a su vez como apoyo para el proceso de evaluación. 2 h Atributos genéricos Valores y actitudes Evaluación Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organización y planificación. Trabajo en equipo. Aprendizaje autónomo. Valores: Respeto. Honestidad Responsabilidad Actitud: Madurez Proactivo Evidencias de la competencia Notas de clase donde se apliquen las reacciones termodinámicas para la obtención de metales a partir de óxidos. Diagrama de Ellingham, con su interpretación termodinámica. Resumen de los aspectos operativos en los diferentes tipos de hornos (reverbero, flash, eléctricos, convertidores y de afino). Notas de clase, donde se observen la aplicación de las reacciones termodinámicas para la obtención de metales a partir de la fusión de sulfuros. Diagrama de Kellogg, con su interpretación termodinámica. Reporte de visita a fundición. Examen escrito. Aspectos afectivo-emocionales Materiales didácticos de apoyo Participación comprometida y de propuesta. Asistencia. Nota: el alumno, para tener derecho a evaluación sumativa, deberá cumplir con el 85% de asistencia. Puntualidad a la entrada a clases y en la entrega de trabajos (Actividades supervisadas o independientes) Orden, limpieza y claridad en los productos de las actividades realizadas. Secuencia didáctica. Proyector de imágenes; cañón y laptop Portafolio del estudiante Presentación del portafolio. Organización y diseño del portafolio Portada Índice de contenido Semblanza del alumno Evidencias de la competencia Expectativas del curso y conclusiones. Aportación de evidencias de la competencia Inclusión de información actual y fidedigna Nota: El portafolio es una evidencia de producto de las evidencias de desempeño a lo largo del curso Fuentes de Información 1. Gilchrist, D. (1986). Extraction Metallurgy (3ª Ed.). USA: Pergamon Press 2. Pehlke, Robert, D. (1984). Unit Processes of Extractive Metallurgy, (6ª Ed.). USA: Elsevier Science Publishing Co.,Inc. 3. Zbigniew, S. Jordens (1984). Metalurgia no Ferrosa. (1ª Ed.). México: Editorial Limusa. 4. Bodsworth, C. (1994). The Extraction and Refining of Metals (3ª Ed.). USA: CRC Press, Inc. 5. Terkel Rosenquist. (1983), Principles of Extractive Metallurgy, Japón: Mac-Graw Hill. Elemento de competencia: 4. Analizar los procesos industriales del cobre, plomo y zinc mediante la reducción térmica, haciendo énfasis en los datos operativos de producción. Fase Contenido Estrategias de formación Actividades con tiempos de dedicación (T.D) Actividades supervisadas (T.D) Actividades Independientes (T.D) Analizar el proceso industrial para la obtención de cobre mediante la reducción térmica. Diagrama de flujo Principales parámetros operativos: Capacidad de producción Rangos de temperatura Presión Equipo auxiliar. Combustibles Investigación y consulta bibliográfica. Lluvia de ideas. Se analizará en clase-aula, y en base a la información recabada por los estudiantes, mas la información del facilitador, se realizará un diagrama de flujo explicando cada paso del proceso pirometalúrgico para la obtención del cobre. 2 h Investigación y consulta bibliográfica sobre el proceso industrial para la obtención de cobre, mediante la reducción térmica, haciendo énfasis en los parámetros operativos, como capacidad de producción, rangos de temperatura presión, equipo auxiliar y combustibles del cual se obtendrá un diagrama de flujo completo. 2 h Analizar el proceso industrial para la obtención de plomo mediante la reducción térmica. Diagrama de flujo Principales parámetros operativos: Capacidad de producción Rangos de temperatura Presión Equipo auxiliar. Combustibles Investigación y consulta bibliográfica. Exposición por parte del facilitador. Lluvia de ideas. Se analizará en clase-aula, y en base a la información recabada por los estudiantes, mas la información del facilitador, se realizará un diagrama de flujo explicando cada paso del proceso pirometalúrgico para la obtención del plomo. 2 h Investigación y consulta bibliográfica sobre el proceso industrial para la obtención de plomo, mediante la reducción térmica, haciendo énfasis en los parámetros operativos, como capacidad de producción, rangos de temperatura, presión, equipo auxiliar y combustibles, del cual se obtendrá un diagrama de flujo completo. 2 h Analizar el proceso industrial para la obtención de zinc mediante la reducción térmica. Diagrama de flujo Principales parámetros operativos: Capacidad de producción Rangos de temperatura Presión Equipo auxiliar. Combustibles Investigación y consulta bibliográfica. Exposición por parte del facilitador. Evaluación. Se analizará en clase-aula, y en base a la información recabada por los estudiantes, mas la información del facilitador, se realizará un diagrama de flujo explicando cada paso del proceso pirometalúrgico para la obtención del zinc.2 h Investigación y consulta bibliográfica sobre el proceso industrial para la obtención de zinc, mediante la reducción térmica, haciendo énfasis en los parámetros operativos, como capacidad de producción, rangos de temperatura, presión, equipo auxiliar y combustibles, del cual se obtendrá un diagrama de flujo completo. Estudio para examen 2 h 2 h Atributos genéricos Valores y actitudes Evaluación Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organización y planificación. Trabajo en equipo. Aprendizaje autónomo. Valores: Respeto. Honestidad Responsabilidad Actitud: Madurez Proactivo Evidencias de la competencia Resumen y diagrama de flujo sobre el proceso industrial para la obtención del cobre mediante la reducción térmica, haciendo énfasis en los datos operativos. Resumen y diagrama de flujo sobre el proceso industrial para la obtención del plomo mediante la reducción térmica, haciendo énfasis en los datos operativos. Resumen y diagrama de flujo sobre el proceso industrial para la obtención del zinc mediante la reducción térmica, haciendo énfasis en los datos operativos. Examen Aspectos afectivo-emocionales Materiales didácticos de apoyo Participación comprometida y de propuesta. Asistencia. Nota: el alumno, para tener derecho a evaluación sumativa, deberá cumplir con el 85% de asistencia. Puntualidad a la entrada a clases y en la entrega de trabajos (Actividades supervisadas o independientes) Orden, limpieza y claridad en los productos de las actividades realizadas. Secuencia didáctica. Planos geológicos y topográficos. Proyector de imágenes; cañón y laptop Portafolio del estudiante Presentación del portafolio. Organización y diseño del portafolio; Portada Índice de contenido Semblanza del alumno Evidencias de la competencia Expectativas del curso y conclusiones Aportación de evidencias de la competencia Inclusión de información actual y fidedigna Nota: El portafolio es una evidencia de producto de las evidencias de desempeño a lo largo del curso. Fuentes de Información 1. Gilchrist, D. (1986). Extraction Metallurgy (3ª Ed.). USA: Pergamon Press 2. Pehlke, Robert, D. (1984). Unit Processes of Extractive Metallurgy, (6ª Ed.). USA: Elsevier Science Publishing Co., Inc. 3. Zbigniew, S. Jordens (1984). Metalurgia no Ferrosa. (1ª Ed.). México: Editorial Limusa. 4. Bodsworth, C. (1994). The Extraction and Refining of Metals (3ª Ed.). USA: CRC Press, Inc. 5. Terkel Rosenquist. (1983), Principles of Extractive Metallurgy, Japón: Mac-Graw Hill.